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PROCEDE DE MESURE DE PARAMETRES CARACTERISTIQUES D'UNE METHOD FOR MEASURING CHARACTERISTIC PARAMETERS OF A
COUCHE MINCE ET APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE THIN LAYER AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING SAID METHOD
La présente invention concerne un procedú de mesure de paramètres caractéristiques d'une couche mince et un appareil pour The present invention relates to a method for measuring characteristic parameters of a thin layer and an apparatus for
la mise en oeuvre de ce procédé.the implementation of this method.
La présente invention s'applique notamment à la fabrica5 tion des dispositifs à semiconducteur tels que les circuits intégrés et -sera décrite ci-après en relation avec cette application. Il est toutefois clair que l'invention sous son aspect géneral peut s'appliquer à la caractérisation de couches The present invention is particularly applicable to the manufacture of semiconductor devices such as integrated circuits and will be described hereinafter in connection with this application. It is however clear that the invention in its general aspect can be applied to the characterization of layers
minces dans d'autres applications.thin in other applications.
Lors de la fabrication de circuits intégrés, on proc4de In the manufacture of integrated circuits,
généralement en faisant passer par divers appareils de formation et d'attaque de couches minces des lots de substrats. Dans un lot de substrats, l'un des substrats est habituellement reserve pour permettre de vérifier qu'une étape particulière ou une succession 15 d'étapes s'est ou se sont déroulées selon le programme prévu. generally by passing a batch of substrates through various thin film etching and etching apparatuses. In one batch of substrates, one of the substrates is usually reserved to allow verification that a particular step or succession of steps has taken place or has taken place according to the intended program.
Parmi les paramètres qu'il est utile de mesurer pour caractériser une couche mince, on peut citer son indice de réfraction, son épaisseur et sa vitesse d'attaque par un produit décapant donné, ce dernier paramètre, en relation avec l'indice de réfraction, 20 fournissant des indications quant au niveau de dopage et à la densité de la couche mince formée. Les procèd4s les plus courants de dépôt de couches minces, sont actuellement les diverses variantes de dépôts chimiques en phase vapeur (CVD) à basse pression, ou Among the parameters that it is useful to measure in order to characterize a thin layer, it is possible to cite its refractive index, its thickness and its etching rate by a given stripping product, the latter parameter, in relation to the refractive index. , Providing indications as to the doping level and the density of the formed thin film. The most common thin film deposition processes are currently the various low pressure chemical vapor deposition (CVD) variants, or
assistés par plasma...assisted by plasma ...
Dans l'art antérieur, pour mesurer la vitesse d'attaque d'une couche mince, on procédait usuellement selon les étapes successives suivantes: mesure d'épaisseur de la couche mince, - immersion du substrat portant la couche mince dans une 30 solution d'attaque pendant un temps détermine, In the prior art, for measuring the etching rate of a thin layer, the following steps were usually carried out: thickness measurement of the thin layer, immersion of the substrate carrying the thin layer in a solution of attack for a determined time,
- mesure de la nouvelle épaisseur de la couche mince. - measurement of the new thickness of the thin layer.
Cette succesion d'étapes pouvait etre r4p4t4e plusieurs fois pour augmenter la précision. On notera toutefois que ce procédé souffre de plusieurs inconvénients fondamentaux. D'abord, il est peu commode à mettre en oeuvre et suppose un bon chronométrage de la durée d'immersion. D'autre part, il suppose que l'on peut déterminer avec précision les épaisseurs au cours de chacune This succesion of steps could be repeated several times to increase the accuracy. It will be noted however that this process suffers from several fundamental disadvantages. First, it is inconvenient to implement and assumes a good timing of the immersion time. On the other hand, it assumes that one can accurately determine the thicknesses during each
des mesures successives.successive measures.
Dans l'art antérieur, pour mesurer l'épaisseur, et en même temps l'indice d'une couche mince, on utilise couramment le procédé dit d'ellipsometrie. Ce procedú va être décrit ci-après plus en détail car c'est d'une analyse critique de ce procéde In the prior art, for measuring the thickness, and at the same time the index of a thin layer, the so-called ellipsometry method is commonly used. This procedure will be described hereinafter in more detail because it is a critical analysis of this process.
qu'est née la présente invention.that the present invention was born.
L'ellipsom4trie est une mesure de réflectivité sous incidence oblique, en genéral 70 par rapport à la normale à la surface. Dans ces conditions, les coefficients de réflexion de la lumière polarisée linéairement dans le plan d'incidence (rp) et perpendiculairement à ce plan (rs) ne sont en général pas égaux 15 comme dans le cas d'une incidence normale. Une mesure d'ellipsom#trie est une mesure du rapport R de ces coefficients de réflexion. Classiquement, on utilise les notations suivantes: (1) R = rp/rs = tg Psi exp (i Delta) Ellipsometry is a measure of reflectivity at oblique incidence, generally 70 with respect to the normal surface. Under these conditions, the reflection coefficients of the linearly polarized light in the plane of incidence (rp) and perpendicular thereto (rs) are not generally equal as in the case of normal incidence. An ellipsometry measure is a measure of the ratio R of these reflection coefficients. Classically, the following notations are used: (1) R = rp / rs = tg Psi exp (i Delta)
o tg Psi est le module du rapport des coefficients de réflexion 20 rp et rset o Delta est l'argument de ce rapport. o tg Psi is the modulus of the ratio of the reflection coefficients rp and rset o Delta is the argument of this report.
La figure 1 représente très schématiquement un ellipsomètre. Un substrat 1 portant une couche mince 2 est éclairé de façon relativement ponctuelle en lumière monochromatique, par exemple au moyen d'un laser à helium-néon 3 à une longueur d'onde 25 de 632,8 nm, cette lumière étant polarisée linéairement. Après Figure 1 very schematically shows an ellipsometer. A substrate 1 carrying a thin layer 2 is illuminated relatively punctually in monochromatic light, for example by means of a helium-neon laser 3 at a wavelength of 632.8 nm, this light being polarized linearly. After
réflexion sur l'échantillon, la polarisation devient elliptique. reflection on the sample, the polarization becomes elliptical.
Schématiquement, on peut dire que la forme de l'ellipse (ellipticité) dépend du rapport des modules des coefficients de réflexion rp et rs et l'orientation de cette ellipse dépend du 30 déphasage introduit entre les ondes p et s. La mesure de cette ellipticité se fait en transformant la polarisation elliptique en polarisation linéaire à l'aide d'un compensateur 5 et en éteignant Schematically, we can say that the shape of the ellipse (ellipticity) depends on the ratio of the moduli of the reflection coefficients rp and rs and the orientation of this ellipse depends on the phase shift introduced between the waves p and s. The measurement of this ellipticity is done by transforming the elliptical polarization into linear polarization using a compensator 5 and extinguishing
cette polarisation linéaire au moyen d'un analyseur 6. this linear polarization by means of an analyzer 6.
En pratique, on cherche donc l'extinction du faisceau 35 sur le détecteur en faisant tourner l'analyseur et le compensateur. En fait, dans un montage réel tel que représente en figure 1, on interpose entre la source laser 3 et le substrat portant la couche mince un polariseur 4. La lumière renvoyée par le substrat est polarisée de façon rectiligne pour une orientation convenable du polariseur 4 combina au compensateur 5 disposé avant ou après la zone de réflexion et-cette polarisation rectiligne est éteinte par un analyseur 6 placé devant un détecteur 7. Ainsi, une mesure d'ellipsométrie se résume dans le cas décrit ci-dessus à deux mesures d'angle (polariseur et analyseur) par rapport au plan d'incidence, c'est-a-dire par rapport au plan qui contient le 10 faisceau incident, la normale à ce plan et l'échantillon, et par conséquent le faisceau réfléchi. De cette mesure d'angle, on In practice, therefore, the extinction of the beam 35 on the detector is sought by rotating the analyzer and the compensator. In fact, in an actual assembly as represented in FIG. 1, a polarizer 4 is interposed between the laser source 3 and the substrate carrying the thin film. The light reflected by the substrate is polarized in a rectilinear manner for a suitable orientation of the polarizer 4. combina to the compensator 5 disposed before or after the reflection zone and this rectilinear polarization is extinguished by an analyzer 6 placed in front of a detector 7. Thus, an ellipsometry measurement is summarized in the case described above with two measurements of angle (polarizer and analyzer) relative to the plane of incidence, that is to say with respect to the plane which contains the incident beam, the normal to this plane and the sample, and therefore the reflected beam. From this angle measurement, we
déduit directement Psi et Delta.deduce directly Psi and Delta.
Pour la mesure de l'épaisseur d'une couche mince, il For the measurement of the thickness of a thin layer,
existe des appareils de calcul A microprocesseur qui permettent de 15 déterminer l'indice n et l'épaisseur e de la couche mince en fonction de ces valeurs de Psi et Delta. En outre, comme cela est connu, la valeur de l'épaisseur e n'est déterminée qu'a un nombre entier près de demilongueurs d'onde (en fait ce nombre est divisé par le cosinus de l'angle d'incidence Phi) de la lumière dans le 20 matgriau de la couche mince. There are microprocessor computing devices which make it possible to determine the index n and the thickness e of the thin layer as a function of these Psi and Delta values. In addition, as is known, the value of the thickness e is only determined by an integer close to half wavelengths (in fact this number is divided by the cosine of the angle of incidence Phi) light in the material of the thin layer.
On va-montrer que cette méthode souffre souvent d'une imprécision importante dans la détermination de l'indice n et donc dans la valeur de l'épaisseur e que l'on en déduit. En outre, cette imprécision sur e est encore accrue du fait que l'on ajoute 25 un nombre entier de demilongueurs d'onde dans le matériau, la valeur de cette longueur d'onde étant elle-meme fonction de l'indice. La figure 2 représente un faisceau de courbes de Delta en fonction de Psi pour des matériaux dont les indices varient de 30 1,46 à 1,58 par- increments de 2/100me. Ces courbes sont It will be shown that this method often suffers from a significant inaccuracy in the determination of the index n and therefore in the value of the thickness e that is deduced therefrom. In addition, this inaccuracy on e is further increased by adding an integer number of wavelengths in the material, the value of this wavelength itself being a function of the index. Figure 2 shows a beam of Delta versus Psi curves for materials with indices ranging from 1.46 to 1.58 in 2 / 100th increments. These curves are
symétriques par rapport à une droite Delta = 180 . symmetrical with respect to a line Delta = 180.
La signification de ces courbes est la suivante. Si, pour un matériau d'indice 1,46, on faisait varier régulièrement l'épaisseur entre deux valeurs successives espacées d'une demi35 longueur d'onde dans le matériau, on parcourrait la courbe designée par le chiffre 1,46. Une épaisseur nulle ou (gale à un multiple entier de la demi-longueur d'onde correspond au point A et la courbe est parcourue dans le sens des aiguilles d'une montre quand on passe d'un multiple entier de la demilongueur d'onde au multiple entier suivant. Ainsi, en fonction de la position sur la 5 courbe d'un point mesuré de coordonnées Psi et Delta, on peut The meaning of these curves is as follows. If, for a material of index 1.46, the thickness was regularly varied between two successive values spaced by half a wavelength in the material, the curve designated by the figure 1.46 would be traversed. A zero thickness or (equal to an integer multiple of the half-wavelength corresponds to point A and the curve is traversed clockwise when passing from an integer multiple of half the wavelength Therefore, depending on the position on the curve of a measured point of coordinates Psi and Delta,
déterminer l'épaisseur de la couche. determine the thickness of the layer.
Dans ce qui préc6de, on a supposé que l'on connaissait a priori l'indice de la couche mince. Dans un cas expérimental, on fait au moyen d'un ellipsomêtre une mesure de Psi et Delta qui 10 donne un point dans l'abaque repr6senté en figure 2. On en déduit In the foregoing, it has been assumed that the index of the thin layer is known a priori. In an experimental case, an ellipsometer is used to measure Psi and Delta, which gives a point in the abacus shown in FIG.
sur quelle courbe d'indice on se trouve et, pour cette courbe, quelle est l'épaisseur. En examinant de plus près les courbes de la figure 2, on voit immédiatement apparaltre une difficulté. on which curve of index one is and for this curve, what is the thickness. By looking more closely at the curves in Figure 2, we immediately see a difficulty.
Quand on se trouve près du point A toutes les courbes sont confon15 dues, l'indice n ne peut donc pas tre détermin6. Plus généralement pour des valeurs de Psi inférieures à 600, les diverses courbes correspondant au divers indices sont très proches les unes des autres et la moindre erreur sur la détermination de Psi et Delta a des conséquences importantes sur la détermination de n. 20 Par contre, à droite de la ligne Psi = 60 , c'est-a-dire pour des valeurs de Psi supérieures à 60 , des déterminations plus précises sont possibles en raison de l'Ecart entre les courbes. Ces déterminations sont particulièrement favorables quand on approche du point de discontinuité des courbes pour Delta = 1800. C'est 25 seulement dans ces zones que l'on pourra déterminer avec précision au moyen d'un ellipsomètre les valeurs de n et de e. Malheureusement, pour une couche donnée, il y a peu de chance que l'on tombe When one is near the point A, all the curves are confounded, the index n can not be determined. More generally for Psi values below 600, the various curves corresponding to the various indices are very close to each other and the slightest error on the determination of Psi and Delta has important consequences on the determination of n. On the other hand, to the right of the line Psi = 60, that is to say for Psi values greater than 60, more precise determinations are possible because of the difference between the curves. These determinations are particularly favorable when approaching the point of discontinuity of the curves for Delta = 1800. It is only in these areas that the values of n and e can be accurately determined by means of an ellipsometer. Unfortunately, for a given layer, there is little chance of falling
sur de telles valeurs comme le montre le tableau ci-après. on such values as shown in the table below.
INDICE ORDRE EPAISSEUR EPAISSEUR DISTANCE INDEX ORDER THICKNESS THICKNESS DISTANCE
EN B EN C B - CEN B EN C B - C
1,46 283,1 122,8 160,4 37,61.46 283.1 122.8 160.4 37.6
1,48 276,7 120,0 156,5 36,51.48 276.7 120.0 156.5 36.5
1,50 270,6 117,5 152,8 35,31.50 270.6 117.5 152.8 35.3
1,52 264,8 115,2 149,2 34,01.52 264.8 115.2 149.2 34.0
1,54 259,3 113,2 145,4 32,21.54 259.3 113.2 145.4 32.2
1,56 254,0 114,4 141,6 30,21.56 254.0 114.4 141.6 30.2
1,58 249,1 109,6 139,2 29,61.58 249.1 109.6 139.2 29.6
1,60 244,3 108,4 135,3 26,91.60 244.3 108.4 135.3 26.9
Dans ce tableau, la première colonne désigne l'indice pour la courbe considérée, la deuxième colonne désigne l'orUre,, c'est-à-dire la variation d'épaisseur correspondant au parcours d'une courbe complète ou la valeur de la demi-longueur d'onde dans 5 le matériau considéré, la troisiime colonne (épaisseur en B) indique l'épaisseur correspondant au point o la partie inférieure d'une courbe correspondant à un indice donné coupe la iroite Psi = 60 , la quatrième colonne (6paisseur en C) désigne l'épaisseur correspondant au point oO la partie supérieure de la courbe coupe 10 cette droite et la derniaro colonne (distance B - C) indiqoe La variation d'épaisseur correspondant au parcours de la partie d'une courbe placee à la droite de la droite BC et sur laquelle on paiut In this table, the first column denotes the index for the curve considered, the second column designates the orure, that is to say the variation of thickness corresponding to the course of a complete curve or the value of the half-wavelength in the material considered, the third column (thickness in B) indicates the thickness corresponding to the point where the lower part of a curve corresponding to a given index intersects the iroite Psi = 60, the fourth column (Thickness in C) means the thickness corresponding to the point where the upper part of the curve intersects this line and the last column (distance B - C) indicates the variation in thickness corresponding to the course of the part of a curve placed to the right of the line BC and on which
espérer faire des mesures précises. hope to make precise measurements.
On voit immédiatement à partir de ce tableau, en faisant 15 le rapport entre la valeur indiquée à la dernière colonn0 et cell1 de la deuxiame colonne que la zone de determination precise d'épaisseur correspond à peine à plus de 10 % de l'épaisseur d'un ordre. Ainsi, avec le procédé classique, étant donné une couche d'épaisseur inconnue, on a environ une chance sur dix seulement 20 d'arriver à faire une mesure precise. En d'autres termes, dans From this table, it can be seen immediately, by relating the value indicated at the last column 2 and cell 1 of the second column, that the precise thickness determination zone corresponds to only more than 10% of the thickness of the second column. 'an order. Thus, with the conventional method, given a layer of unknown thickness, there is only about one in ten chance of achieving an accurate measurement. In other words, in
neuf cas sur dix, le recours à un ellipsomètre sera d'un faible secours pour un technicien chargé de surveiller la qualité de la fabrication d'un circuit int4gre en cours de traitement. Ce résultat est extrêmement inquiétant pour le contrôle de disposi25 tifs dans lesquels les impératifs de qualité sont fondamentaux. nine out of ten cases, the use of an ellipsometer will be of little help for a technician responsible for monitoring the quality of the manufacture of an integrated circuit being processed. This result is extremely worrying for the control of devices in which quality requirements are fundamental.
Ainsi, la présente invention prévoit un nouveau proc4de de mesure de paramètres d'une couche mince, en utilisant un ellipsometre, évitant les inconvénients des proced4s de l'art Thus, the present invention provides a new method for measuring thin film parameters, using an ellipsometer, avoiding the disadvantages of the art procedures.
antérieur tels que résumés ci-dessus. previous as summarized above.
Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un procéde d'analyse d'une couche mince, utilisant un ellipsomètre permettant de fournir pour une zone de petite surface d'une couche mince des valeurs des paramètres Psi et Delta, comprenant les étapes suivantes: - conférer à la couche mince un profil en biseau selon une direction donnée, - déplacer ladite zone selon ladite direction jusqu'à ce que l'on se trouve dans une plage oO Psi est voisin de sa valeur maximale, ou bien o Delta passe par la valeur 180 , To achieve this object, the present invention provides a method of analyzing a thin layer, using an ellipsometer for providing for a small area of a thin layer of values of Psi and Delta parameters, comprising the following steps: - Giving the thin layer a bevelled profile in a given direction, - moving said zone in said direction until it is in a range oO Psi is close to its maximum value, or else o Delta passes through the value 180,
- effectuer des mesures de Psi et Delta au voisinage de 5 cette plage, d'o il résulte que l'on obtient une détermination précise de n. carry out Psi and Delta measurements in the vicinity of this range, whereby an accurate determination of n is obtained.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, il est prévu un procédé d'analyse d'une couche mince dans lequel l'étape de déplacement consiste en déplacements discrets selon des 10 premiers increments de valeur déterminée jusqu'à ce que ladite In one embodiment of the present invention there is provided a method of analyzing a thin layer in which the moving step consists of discrete displacements according to first increments of determined value until said
plage soit atteinte ou dépassée apres quoi on procede à des déplacements selon des seconds incréments de valeur plus faible et des mesures sont effectuées pour au moins une des positions correspondant aux déplacements selon les seconds incréments. range is reached or exceeded after which moves are made in second increments of lower value and measurements are made for at least one of the positions corresponding to the displacements in the second increments.
Dans un mode de réalisation de la présente invention In an embodiment of the present invention
il est prévu un procédé d'analyse d'une couche mince qui comprend en outre une étape consistant à effectuer au moins une mesure dans une region de la couche mince dont l'épaisseur n'a pas été modifiee, d'o il résulte que l'on obtient une détermination précise 20 de cette épaisseur. there is provided a method of analyzing a thin layer which further comprises a step of performing at least one measurement in a region of the thin layer whose thickness has not been modified, whereby an accurate determination of this thickness is obtained.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, il est prévu un procede d'analyse d'une couche mince qui comprend en outre une étape consistant à effectuer des mesures en plusieurs points espacés de façon connue selon la direction du biseau d'o 25 il résulte que l'on peut obtenir une détermination de la vitesse d'attaque. Dans un mode de réalisation de la presente invention, l'étape de formation d'un profil en biseau comprend les étapes consistant à: - disposer la plaquette portant la couche mince dans un récipient de section interne constante dans des plans horizontaux, la plaquette étant disposée selon un angle non nul par rapport à l'horizontale, - remplir à débit constant ledit récipient par un produit 35 d'attaque de la couche mince jusqu'à recouvrir au moins partiellement ladite plaquette, - vider très rapidement par rapport à la vitesse de remplissage ledit récipient dès que le niveau maximum souhaite a été atteint, - rincer la plaquette immédiatement après que le récipient a gte vide. En outre, pour permettre l'obtention d'une couche mince à profil en biseau, ce qui constitue une condition nécessaire de mise en oeuvre de la présente invention, il est également prévu un appareil de formation d'un profil en biseau pour une couche mince 10 formée sur un substrat, qui comprend: un récipient de section horizontale constante, des moyens pour maintenir le substrat dans le récipient à un angle choisi par rapport à l'horizontale,des moyens pour introduire dans le récipient un liquide d'attaque de la couche mince à vitesse contante, des moyens pour vider très 15 rapidement le récipient, et des moyens d'arrosage pour projeter In one embodiment of the present invention, there is provided a method of analyzing a thin layer which further comprises a step of performing measurements at a plurality of spaced apart points in a known manner in the direction of the bevel. it follows that a determination of the attack speed can be obtained. In one embodiment of the present invention, the step of forming a bevelled profile comprises the steps of: - arranging the wafer carrying the thin layer in a container of constant internal section in horizontal planes, the wafer being disposed at a non-zero angle with respect to the horizontal, - filling said container at a constant rate by a product 35 for etching the thin layer to at least partially cover said wafer, - to empty very rapidly with respect to the speed filling said container as soon as the desired maximum level has been reached, - rinse the wafer immediately after the container is empty. In addition, to obtain a thin layer bevel profile, which is a necessary condition of implementation of the present invention, there is also provided a device for forming a bevel profile for a layer thin film formed on a substrate, which comprises: a container of constant horizontal section, means for holding the substrate in the container at a selected angle to the horizontal, means for introducing into the container the thin film at constant speed, means for rapidly emptying the container, and watering means for projecting
sur la plaquette un liquide de rinçage. on the plate a rinsing liquid.
Ainsi, selon un aspect fondamental de la présente invention, il est prévu d'utiliser un ellipsometre pour déterminer d'abord l'indice de la couche mince à mesurer en se plaçant dans 20 des conditions optimales d'épaisseur pour lesquelles cette détermination d'indice peut être précise. Ensuite, seulement, une fois cet indice connu, la mesure de l'épaisseur réelle est effectuée. Selon un avantage supplémentaire de la présente invention, on notera qu'elle permet très simplement de déterminer la 25 vitesse d'attaque d'une couche mince en même temps que l'on détermine son indice et son épaisseur, cette détermination de la vitesse d'attaque constituant également un paramètre important Thus, according to a fundamental aspect of the present invention, it is intended to use an ellipsometer to first determine the index of the thin layer to be measured under optimum thickness conditions for which this determination of index can be accurate. Then only, once this index is known, the measurement of the actual thickness is performed. According to a further advantage of the present invention, it will be appreciated that it is very simple to determine the etching speed of a thin layer at the same time as its index and thickness are determined, this determination of the speed of Attack is also an important parameter
de caractérisation d'une couche mince. characterization of a thin layer.
Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que 30 d'autres de la présente invention seront exposes plus en détail These and other objects, features, and advantages of the present invention will be discussed in more detail.
dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier in the following description of a particular embodiment
faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 décrite précedemment représente très schématiquement un ellipsomètre classique; la figure 2 représente un faisceau de courbes de Delta en fonction de Psi pour diverses valeurs de l'indice d'une couche mince; les figures 3A et 3B représentent une plaquette sur laquelle une couche mince est conformée en biseau; et made in relation to the attached figures among which: Figure 1 described above represents very schematically a conventional ellipsometer; Fig. 2 shows a beam of Delta curves as a function of Psi for various values of the index of a thin layer; Figures 3A and 3B show a wafer on which a thin layer is bevelled; and
la figure 4 représente schématiquement un appareil de formation de biseau sur une couche mince selon la présente invention. Figure 4 schematically shows a bevel forming apparatus on a thin layer according to the present invention.
Les figures 3A et 3B représentent en vue de face et en coupe une tranche de silicium 10 constituée d'un substrat 11 sur lequel est deposee une couche mince 12 conformée selon la présente invention, c'est-à-dire comprenant au moins une partie en biseau selon une direction donnée. La partie en biseau est désignée par la référence 13 et une partie 14 de la couche mince est maintenue I son épaisseur initiale. On notera que le biseau pourrait être plus important, c'est-B-dire que, dans la figure 3B, la partie inférieure du substrat pourrait être complètement dénudée. Bien 15 entendu, la figure 3B n'est pas représentée B l'échelle. Couramment, le substrat aura une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm et la couche mince une épaisseur de l'ordre du millième de millimètre ou moins. Ainsi, pour mettre en oeuvre la présente invention, on 20 utilise un substrat tel que représente en figure 3 et une mesure ellipsom4trique est effectuée en un point quelconque de ce substrat. Un déplacement relatif est alors effectue dans le sens du biseau pour arriver dans la région o la mesure ellipsom4trique peut etre effectuée avec précision, c'est-a-dire au voisinage du 25 point de passage par la valeur Delta = 180 . Plusieurs mesures peuvent #tre effectuées au voisinage de cette valeur pour identifier avec précision la courbe Delta en fonction de Psi sur laquelle on se trouve. Eventuellement, ces mesures sont effectuées pour des ordres différents, c'est-à-dire des épaisseurs variant de 30 multiples entiers de la demi-longueur d'onde. Une fois ces mesures effectuees, on a une bonne connaissance de l'indice de réflexion de la couche mince et l'on peut alors, par des relèvements de Psi et Delta à des emplacements choisis, par exemple au niveau de la zone 14 de la figure 3B déterminer avec précision l'épaisseur de 35 la couche mince dans ces zones. Les mesures dans la zone 14 FIGS. 3A and 3B show, in front view and in section, a silicon wafer 10 consisting of a substrate 11 on which is deposited a thin film 12 shaped according to the present invention, that is to say comprising at least a part bevel in a given direction. The bevelled portion is designated 13 and a portion 14 of the thin layer is maintained at its original thickness. Note that the bevel could be larger, that is, in Figure 3B, the lower portion of the substrate could be completely stripped. Of course, Figure 3B is not shown in the scale. Commonly, the substrate will have a thickness of the order of 0.5 mm and the thin layer a thickness of the order of one thousandth of a millimeter or less. Thus, for carrying out the present invention, a substrate as shown in FIG. 3 is used and an ellipsometric measurement is made at any point on this substrate. A relative movement is then made in the direction of the bevel to arrive in the region where the ellipsometric measurement can be performed accurately, that is to say in the vicinity of the point of passage by the value Delta = 180. Several measurements can be made in the vicinity of this value to precisely identify the Delta curve as a function of Psi on which one is located. Optionally, these measurements are made for different orders, i.e., thicknesses varying from integer multiples of the half-wavelength. Once these measurements are made, we have a good knowledge of the reflection index of the thin layer and we can then, by bearings Psi and Delta at selected locations, for example at the zone 14 of the Figure 3B accurately determine the thickness of the thin layer in these areas. Measurements in zone 14
donnent l'épaisseur totale de la couche mince et des mesures suc- give the total thickness of the thin layer and
cessives à intervalles choisis le long du biseau permettent de déterminer la vitesse d'attaque de la couche mince au moment de la stop at selected intervals along the bevel to determine the onset velocity of the thin layer at the time of
formation du biseau.bevel formation.
On notera que ces diverses mesures peuvent facilement 5 etre automatisées. Le substrat muni d'un biseau est place sur une table de déplacement permettant de faire varier la tache d'analyse de l'ellipsomètre le long d'une direction correspondant à la direction du biseau. A l'analyse des courbes de la figure 2, on voit qu'au voisinage de la partie droite des courbes, la valeur de 10 Delta varie très rapidement, de façon discontinue, pour passer d'une valeur nettement inférieure à 180 à une valeur nettement supérieure à 180 pour un très faible déplacement. Un mode d'automatisation peut par exemple consister à déplacer par increments successifs la tache d'analyse, à mémoriser les valeurs de Psi et 15 Delta correspondantes et à arreter le déplacement dés qu'on est It will be appreciated that these various measurements can easily be automated. The substrate provided with a bevel is placed on a displacement table for varying the analysis spot of the ellipsometer along a direction corresponding to the direction of the bevel. When analyzing the curves of FIG. 2, it can be seen that, in the vicinity of the straight portion of the curves, the value of Delta varies very rapidly, discontinuously, from a value substantially lower than 180 to a value well above 180 for a very small displacement. An automation mode may for example consist of moving in successive increments the analysis task, memorizing the corresponding Psi and Delta values and stopping the displacement as soon as one is
passe par le saut brutal mentionne ci-dessus des valeurs de Delta. goes through the brutal jump mentioned above Delta values.
Alors, on peut prévoir un déplacement en sens inverse d'incréments nettement plus faibles et relever plusieurs points correspondant à Then, we can foresee a displacement in the opposite direction of much smaller increments and raise several points corresponding to
la zone précise d'analyse.the precise area of analysis.
Selon un avantage de la présente invention, au cours de According to an advantage of the present invention, during
la même mesure que celle qui a éte utilisée pour déterminer l'indice et l'épaisseur, on peut déterminer la vitesse d'attaque. the same measurement that was used to determine the index and the thickness, we can determine the speed of attack.
En effet, on pourra utiliser les mesures faites lors du déplacement selon un premier increment de grande valeur pour, une 25 fois l'indice détermine, calculer les differences d'épaisseur à des points régulièrement espacés, c'est-à-dire la vitesse d'attaque (en tenant compte des paramètres de réalisation de l'attaque). Il est notamment intéressant de déterminer si la vitesse d'attaque est constante ou non le long du biseau car cela 30 peut donner des indications sur des variations éventuelles de niveau de dopage ou des variations de densité. On peut même utiliser ce procédé pour vérifier la qualité de couches à variation Indeed, it will be possible to use the measurements made during the displacement according to a first increment of great value for, once the index is determined, to calculate the differences in thickness at regularly spaced points, that is to say the speed of attack (taking into account the parameters of realization of the attack). In particular, it is of interest to determine whether or not the etching rate is constant along the bevel as this may give indications of possible doping level variations or density variations. One can even use this method to check the quality of varying layers
de niveau de dopage volontaire.level of voluntary doping.
On a décrit précédemment l'invention en relation avec 35 une couche mince d4pos4e sur un substrat. Bien entendu, le substrat peut lui-même être constitue d'une plaquette de base sur laquelle sont deposées d'autres couches minces. Egalement, selon la présente invention, on peut prévoir que le biseau attaque une ou plusieurs couches minces dans le cas o plusieurs couches sont superposées. La figure 4 représente un appareil de formation d'un biseau sur une couche mince deposge sur une plaquette 10. Cet appareil comprend un récipient 20 muni à sa partie inférieure d'un moyen de support 21 permettant de maintenir la plaquette 10 verticalement selon un angle donne par rapport à l'horizontale. Vers 10 le bas du récipient sont prévues une canalisation 22 d'entrée de The invention has previously been described in connection with a thin layer deposited on a substrate. Of course, the substrate itself may be constituted by a base plate on which other thin layers are deposited. Also, according to the present invention, it can be provided that the bevel attacks one or more thin layers in the case where several layers are superimposed. FIG. 4 shows a device for forming a bevel on a thin layer on a wafer 10. This apparatus comprises a receptacle 20 provided at its lower part with a support means 21 for holding the wafer 10 vertically at an angle gives in relation to the horizontal. Towards the bottom of the receptacle there is a pipe 22 for
liquide d'attaque et une canalisation 23 d'extraction du liquide d'attaque. Sur la canalisation 22 est prévue une pompe 24 à débit constant et sur la canalisation 23 est prévue une pompe 25 d'extraction à grande vitesse. En outre, le dispositif comprend 15 une douche d'arrosage 26. etching liquid and a conduit 23 for extracting the etching liquid. On the pipe 22 is provided a constant flow pump 24 and on the pipe 23 is provided a high speed extraction pump 25. In addition, the device comprises a watering shower 26.
Cette appareil fonctionne de la façon suivante. Le recipient étant vide, la plaquette est disposée dans le support 21. Ensuite, le liquide d'attaque est introduit dans le récipient à vitesse constante de sorte que le liquide monte régulièrement 20 dans le récipient. On peut par exemple prévoir un remplissage entre la position basse de la plaquette et la position la plus haute choisie de celle-ci en une durée de l'ordre de 10 à 300 secondes. Il en résulte que les parties inférieures de la plaquette sont exposées plus longtemps au liquide d'attaque que la 25 partie supérieure et donc qu'une attaque en biseau est formée, le biseau étant régulier si la vitesse d'attaque est constante pour la couche mince considérée. Une fois le récipient rempli au niveau choisi, on peut, ou bien marquer un temps d'arrêt pour former une marche, ou bien vider immédiatement le récipient. Cette vidange 30 est de préférence effectuée très rapidement A l'aide d'une pompe A This device works as follows. With the container empty, the wafer is placed in the holder 21. Next, the etching liquid is introduced into the container at a constant speed so that the liquid rises regularly in the container. One can for example provide a filling between the low position of the wafer and the highest selected position thereof in a period of the order of 10 to 300 seconds. As a result, the lower portions of the wafer are exposed longer to the etching liquid than the upper portion and thus a bevel attack is formed, the bevel being regular if the etch rate is constant for the layer. considered thin. Once the container is filled to the chosen level, one can either mark a pause to form a step, or empty the container immediately. This emptying is preferably carried out very rapidly using an A pump.
grande vitesse 25 disposé sur la canalisation d'évacuation 23. high speed 25 disposed on the exhaust pipe 23.
D'autre part, il est important qu'un rinçage soit effectué très rapidement après ou meme pendant la vidange. Ceci est réalisé au moyen d'un système d'arrosage 26 qui projette par exemple de l'eau 35 désionisée sur la plaquette immédiatement après la vidange en commençant éventuellement même pendant cette vidange. Bien entendu, ce système d'arrosage est dispose convenablement par rapport à la plaquette pour assurer un arrosage uniforme qui peut être simplifie si la plaquette est disposée lég4rement en oblique par rapport à la verticale. On pourra également imaginer des com5 binaisons de remplissages successifs par des produits d'attaque distincts ou de concentrations différentes dans des buts d'analyses particulières, notamment dans le cas ou l'on souhaite On the other hand, it is important that a rinse is performed very quickly after or even during the emptying. This is accomplished by means of a sprinkler system 26 which for example projects deionized water onto the wafer immediately after draining possibly starting even during this emptying. Of course, this watering system is suitably arranged relative to the wafer to ensure a uniform watering that can be simplified if the wafer is arranged slightly obliquely to the vertical. It is also possible to imagine combinations of successive fillings with different attack products or different concentrations for particular analysis purposes, especially in the case where it is desired to
attaquer plusieurs couches successives. attack several successive layers.
Un avantage important de l'appareil est qu'il ne 10 comprend aucun appareillage mécanique d'introduction de la plaquette, ce qui est particulièrement souhaitable dans l'environnement fortement corrosif d'un bain d'attaque à base géneralement An important advantage of the apparatus is that it does not include any mechanical wafer introduction apparatus, which is particularly desirable in the highly corrosive environment of a generally base etching bath.
d'acide fluorhydrique.of hydrofluoric acid.
Comme cela est usuel, la présente invention a été 15 décrite uniquement en relation avec des modes de réalisation particuliers et pourra #tre soumise à diverses variantes. Par exemple, quand on considère les courbes de la figure 2, il a ete dit qu'une precision notable pouvait etre atteinte pour un angle Psi supérieur 3 60 . Ceci est évidemment lié aux valeurs d'indice 20 particulières indiquées entre 1,46 et 1,58. Pour des valeurs d'indice plus faibles ou plus grandes, la zone de haute précision As is customary, the present invention has only been described in connection with particular embodiments and may be subject to various variations. For example, when considering the curves of Figure 2, it has been said that a noticeable accuracy could be achieved for a higher Psi angle 60 60. This is obviously related to the particular index values indicated between 1.46 and 1.58. For lower or higher index values, the high precision area
pourra ftre distincte.may be distinct.
X:-::: :::X: - ::: :::
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